陕西恒通果汁集团股份有限公司
厌氧废水处理过程是由细菌来完成的，因此细菌必须维持在良好的状态，否则细菌最终会从反应器中流失。为此废水中必须含有足够量的细菌用以合成自身细胞物质的化合物。 细菌细胞的化学组成是了解其营养需求的基础。一般认为，产甲烷细菌的实验分子式与普通细菌一样可以用C5H7O2N来表示，这说明为甲烷细菌对生物细胞中基本元素C、H、O、N的需求与普通细菌细胞没有什么差别。但除C、H、O、N以外，产甲烷细菌的化学组成却具有其自身的特殊性，如表3可以看出，产甲烷菌的主要营养物质有氮、磷、钾和硫，生长所必须的少量元素有钙、镁、铁，微量金属元素有镍、钴、钼、锌、锰、铜等。 表3 产甲烷细菌的化学组成 单位：g/kg干细胞 元素 氮 磷 钾 硫 钙 含量 65 15 10 10 4 元素 镁 铁 镍 钴 钼 含量 3 1.5 0.10 0.075 0.06 元素 锌 锰 铜 含量 0.06 0.02 0.01 16
以上所讨论的主要是厌氧污泥中的产甲烷菌的营养组成情况，但是，厌氧污泥中除了产甲烷细菌以处还有多种非产甲烷菌，如水解细菌、产酸菌、产乙酸细菌、硫酸盐还原菌等。但一般来说，厌氧生物处理系统中，产甲烷细菌是其中最关键的一种细菌，因为产甲烷菌本身世代周期很长，生长缓慢，对环境条件的要求很高，对于环境条件的微小变化很敏感，而且在整个厌氧系统中，产甲烷菌处在食物链的最后，如果产甲烷细菌生长不好，其活性不能得到充分发挥，就会引起整个厌氧消化过程无法进行。因此，在讨论厌氧消化过程中的微生物营养物质时，主要关心的就是产甲烷细菌的营养要求。 在利用厌氧生物处理工艺处理废水时，可以根据一表中各种元素的含量，利用下列公式来估算出所需要的营养物的浓度： ρ=CODBD×Y×ρcell×1.14 （mg/L） 式中ρ——所需最低营养元素的浓度（mg/L） CODBD——进水中可生物降解的COD浓度（g/L） Y——污泥产率系数（gVSS/g CODBD） 陕西恒通果汁集团股份有限公司
ρ
cell
17
——该元素在细胞中的含量（mg/g干细胞）
这里的泥泥产率系数Y，与废水是否已经酸化有关，对于未酸化的废水，Y值可取0.15；对于已经完全酸化的废水，则可取0.03。计算结果在实际应用时还应扩大至两倍，保证在厌氧系统中有足够的营养物质。 厌氧微生物对氮、磷的需求。
同样的，在讨论厌氧微生物对氮、磷的需求时，主要讨论就是产甲烷细菌的需求。
所有产甲烷细菌均能利用NH4+作为氮源，它们利用有机氮源的能力较弱，因此，即使在环境中有氨基酸或肽等有机氮存在时，也必须经氨化细菌将这些有机氮转化为氨氮后，才能保证产甲烷细菌的正常生长。
不同的厌氧生物处理系统，其中厌氧污泥的净细胞合成量大约为其去除有机物量的2.5%～5%，而前已述及产甲烷细菌的经验式C5H7O2N来表示，则每去除1000kgCOD对氮的需要量约为3～6kg，或者，每产生60m3甲烷约需氮0.5～1.0kg。 针对不同的废水，也可以按上公式来计算，如一个浓度为4000mg/L的废水，其CODBD占COD的80%，则其中氮元素最低浓度应为（假定完全酸化的废水）： ρN=4×0.8×0.03×65×1.14=7.1mg/L
上述结果再乘以2，可知该废水的氮含量应补充到14.2 mg/L。
一般来说，在厌氧生物反应器中氨氮浓度必须大于40～70 mg/L，否则会减少生物体内活性。当反应器内氨氮浓度为12 mg/L，乙酸利用速率只有其最大值的54%，这说明，氨氮不仅是厌氧微生物生长必须的基本氮源，而且还对促进厌氧污泥的活性具有重要的作用。
磷也是厌氧微生物所必需的常量元素之一。一般认为，厌氧微生物对磷的需要量是其对氮的需要量的1/7～1/5。在磷缺乏时，厌氧细菌细胞的增殖速率会受到明显影响而降低，但产甲烷过程仍能正常进行。因此，可以利用磷的浓度来控制整个厌氧反应器的剩余污泥的产量。在厌氧反应器的运行过程中，可以采用如下的运行策略，即在反应器的启动过程中，可以采用相对较高浓度的氮和磷以刺激细菌的增殖，加速获得足够的活性厌氧污泥；而在正常的运行过程中，则将进水中的磷浓度控制在较低的水平，以减少细菌细胞的合成，降低剩余污泥的产量。
一般，对于基本未酸化的废水，即当Y≈0.15时，CODBD：N：P可取大约350：5：1或
陕西恒通果汁集团股份有限公司
C：N：P=130：5：1。对于基本上完全酸化的废水，Y＜0.15时，CODBD：N：P可取大约1000：5：1或C：N：P=330：5：1。对于部分酸化的废水，则可在此基础上进行合进推算。
18
5.4厌氧消化过程中的抑制物质
许多工业废水中常常会含有一种或几种对厌氧微生物（特别是为甲烷细菌）产生抑制作用的化学物质，这些抑制物质的存在会导致厌氧污泥活性的下降，甚至会导致厌氧污泥中几大类间的平衡关系被破坏，最终导致反应器运行的失败。 抑制程度通常可以用两种指标来表达，一种指标是用某种浓度下某种抑制性物质使厌氧污泥下降的百分率；另一种指标是，使厌氧污泥产甲烷活性下降50%时的抑制物的浓度，记做IC50值。某种物质的IC50值越小，就说明该物质对产甲烷过程的抑制性（或毒性）越大。 5.4.1无机抑制性物质
无机抑制性物质主要包括：氧气及其他最子受体、氨氮、硫化物及硫酸盐、无机盐类、重金属等。 ①氧及其它电子受体
在利用厌氧工艺处理低浓度污水时，通常会遇到溶解氧的影响的问题。由于产甲烷菌通常被认为是严格厌氧菌，因此进水中溶解氧的存在会抑制为甲烷菌的活性。但在UASB或EGSB反应器中由于颗粒污泥的形成以及大量兼性菌的存在，提高了其内部的厌氧污泥对溶解氧的抵抗能力。 ②氨氮
很多废水中都含有较高浓度的氨氮，也有一些废水本身可能含有较低浓度的氨氮，但含有较高浓度的有机氮如蛋白质和氨基酸等，在厌氧处理的过程中，会被转化为氨氮。一般在水处理中所谓的氨氮是指以离子形式存在的氨（NH4+）和非离子形式存在的游离氨（NH3）的总和。一般，氨氮的毒性主要是由游离氨引起的，因此氨氮在废水中的存在形式对其毒生的大小有很大影响，也因此废水的PH值对氨氮毒性的大小有直接的影响，因为PH值对游离氨在氨氮中所占比例有很大影响，当PH值为7.0时，游离氨仅占氨氮的1%；而PH值上升到8.0时，其比例可以提高10倍。一般认为，氨氮浓度在50～200mg/L时，对厌氧反应器消化液中的微生物有机激化作用，在1500～3000mg/L则有明显的抑制作用。 氨氮的毒性是可逆的，即当氨氮被去除或稀释到一定程度以下后，产甲烷活性
陕西恒通果汁集团股份有限公司
仍可恢复。
③硫化物及硫酸盐
许多工业废水中含有无机形式存在的硫，如硫酸盐和来硫酸盐，在厌氧处理过程中，这些含硫化合物会被微生物还原为硫化氢。
硫化氢的毒性由其非离子形式引起，取游离硫化氢（H2S），PH值对游离的硫化氢在总硫化物中的比例有很大影响。在PH7.0以下时，游离硫化氢所占比例较大，而当PH值在7.0-8.0的范围内，游离硫化氢比例随PH值升高迅速下降。 游离硫化氢对颗粒污泥的IC50值大约为250mg/L，而对絮状污泥的IC50值仅为50mg/L。 ④无机盐类
一般来说，无机盐类只在浓度非常高时才会引起毒性。在处理某些含有高浓度无机盐的工业废水时，应对盐类引起的毒性作用加以考虑。 ⑤重金属
重金属离子会对厌氧体系产生抑制作用，且浓度越高，抑制作用越大。 5.4.2天然有机抑制性物质
在天然抑制有机化合物中也有很多物质对厌氧污泥的产甲烷活性具有很强的抑制作用，其中有些正是我们希望厌氧污泥对其进行降解的物质。 ①挥发性脂肪酸（VAF）
VAF的毒性取决于PH值，因为只有游离的VAF是有毒性的。如果厌氧反应器的PH值较低，则游离的VAF所占比例就会较高，进而导致产甲烷细菌受到较严重的抑制；相反，在PH值为7.0时或略高时，VAF是相对无毒的。 ②长链脂肪酸 ③脂类物质
5.4.3人工合成有机抑制性物质
随着化工工业中人工合成有机物的日益增多，进入环境的有机物种类也日益复杂，有时我们将人为制造的、在自然环境中难于发现的有机化合物称为生物异型化合物，这些物质常常会对厌氧微生物产生抑制作用。典型的有卤代有机物、不饱和烃、甲基化合物、洗涤剂、抗生素等。它们也是在达到一定浓度才对厌氧起抑制作用。
19
陕西恒通果汁集团股份有限公司
六、果汁生产工艺和污染物产生情况分析 6.1浓缩果汁加工业的主要生产工艺简介
浓缩果汁生产企业的产品和工艺虽然不完全一致，但是基本工艺是相似的，无论生产果汁或梨汁还是其它品种，基本工艺图1所示。果汁生产的工艺主要包括以下步骤：原料的清洗与预处理、原料破碎和压榨提汁、酶处理、澄清、过滤、吸附浓缩、杀菌，最后进行罐装。
烂果 水（净化池 20
原料果 果池 洗涤 拣选 三级洗涤 破碎 洗果排放水 浊液排放 果渣外运 榨机 超滤 果汁 树脂罐 中间罐 前巴氏杀菌 酶解 澄清 筛分 再生加碱水 清洗水 蒸汽 蒸汽 冷却水 后巴氏杀菌 清汁罐 蒸发器 蒸发冷凝结水（利用） 再生漂洗水排放 成品外运 冷藏库 成品间 灌装机 图1 果汁生产工艺流程及产污环节